JP2002509792A - サイクロン式分離装置 - Google Patents
サイクロン式分離装置Info
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- B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
- B04C5/12—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、サイクロン本体１４を備えたサイクロン式分離装置１０を提供する。サイクロン本体１４は、少なくとも１つの流体流入口１８と流体流出口とを備え、流体流出口はサイクロン本体１４の長手方向軸線と同心状に配置され、サイクロン本体１４の端面２４からサイクロン本体内部へと突出する渦ファインダ２６を備えている。該サイクロン式分離装置はさらに、渦ファインダ２６内に部分的に配置されかつ渦ファインダ２６の遠方端部を越えて突出する長鼻体３０を備えており、サイクロン本体１４の端面２４から長鼻体３０の最端部までの距離は渦ファインダ２６の最小径の少なくとも２倍とされ、長鼻体３０の断面は該長鼻体の全長にわたって円形とされている。
Description
【０００１】
本発明はサイクロン式分離装置に係り、特に掃除機に用いられるサイクロン式
分離装置に関するものであるが、これに限定されるわけではない。
分離装置に関するものであるが、これに限定されるわけではない。
【０００２】
サイクロン式分離装置は、通常上部の大径部に設けられる接線方向流入口と通
常下部の小径部に開口する円錐体とを有する円錐台形状のサイクロン本体から概
して構成される。塵を含む流体は接線方向流入口を通じて流入し、サイクロン本
体を取り巻く螺旋経路に沿って流れる。この流動の際に、塵は流体から分離され
、集塵部に開口する円錐体を通じて搬送されるかふるい落とされる。塵は集塵部
から適切に廃棄可能である。通常は空気である清浄化された流体は、サイクロン
本体の中心軸線に向かって流動して渦流を形成し、渦ファインダを経由して排出
されて行く。渦ファインダは、サイクロン本体の小径（上）端部に配置され、サ
イクロン本体の中心軸線に位置合わせされている。
常下部の小径部に開口する円錐体とを有する円錐台形状のサイクロン本体から概
して構成される。塵を含む流体は接線方向流入口を通じて流入し、サイクロン本
体を取り巻く螺旋経路に沿って流れる。この流動の際に、塵は流体から分離され
、集塵部に開口する円錐体を通じて搬送されるかふるい落とされる。塵は集塵部
から適切に廃棄可能である。通常は空気である清浄化された流体は、サイクロン
本体の中心軸線に向かって流動して渦流を形成し、渦ファインダを経由して排出
されて行く。渦ファインダは、サイクロン本体の小径（上）端部に配置され、サ
イクロン本体の中心軸線に位置合わせされている。
【０００３】 渦ファインダは、通常、サイクロン本体内に向けて下向きに延在する簡単なチ
ューブの形態で構成され、排出される流体の渦を確実にサイクロンの外部へと導
く。しかしながら、渦ファインダは、特有の欠点をいくつか有している。これら
欠点のうちの１つは、排出される流体の高い角速度に起因して、渦ファインダ内
で顕著な圧力低下が起こることである。この問題を解決する試みとして、接線方
向の流通管と組合せてサイクロンを通過して外部へと排出される流れを直線化す
るために、公知の渦ファインダの内部に複数の中心体が導入された。固定翼体を
用いて渦流を低減させるいくつかの試みもなされている。これら種々の試みは、
“装置工業においてエネルギを節約するための接線方向流通管の応用”（T O'Do
herty, M Biffin, N Syred: Journal of Process Mechanical Engineering 1192
年，Vol 206）というタイトルを付された文献に記載されている。中心体または 翼体を用いたその他の装置は、国際特許出願WO 97/46323号、国際特許出願WO 91
/06750号、米国特許第5,444,982号明細書に記載されている。これら全ての従来 技術においては、中心体の全体が渦ファインダ内に配置されるか、そうでない場
合には、中心体のごく一部がサイクロン本体内に突出するように配置されている
。これは、中心体または翼体を用いる目的が、渦流を安定化させることではなく
、渦ファインダ内の流れから渦流を除去することにあるからである。
ューブの形態で構成され、排出される流体の渦を確実にサイクロンの外部へと導
く。しかしながら、渦ファインダは、特有の欠点をいくつか有している。これら
欠点のうちの１つは、排出される流体の高い角速度に起因して、渦ファインダ内
で顕著な圧力低下が起こることである。この問題を解決する試みとして、接線方
向の流通管と組合せてサイクロンを通過して外部へと排出される流れを直線化す
るために、公知の渦ファインダの内部に複数の中心体が導入された。固定翼体を
用いて渦流を低減させるいくつかの試みもなされている。これら種々の試みは、
“装置工業においてエネルギを節約するための接線方向流通管の応用”（T O'Do
herty, M Biffin, N Syred: Journal of Process Mechanical Engineering 1192
年，Vol 206）というタイトルを付された文献に記載されている。中心体または 翼体を用いたその他の装置は、国際特許出願WO 97/46323号、国際特許出願WO 91
/06750号、米国特許第5,444,982号明細書に記載されている。これら全ての従来 技術においては、中心体の全体が渦ファインダ内に配置されるか、そうでない場
合には、中心体のごく一部がサイクロン本体内に突出するように配置されている
。これは、中心体または翼体を用いる目的が、渦流を安定化させることではなく
、渦ファインダ内の流れから渦流を除去することにあるからである。
【０００４】 中心体は別の目的でもサイクロン式分離装置に導入されてきた。そのうちの１
つは、米国特許第4,278,452号明細書に記載されているように、排出される流体 を拡張させて、最外環部に位置し塵が残留している流体分離装置を通じて再循環
させることである。しかし、中心体の主要部分は渦ファインダの外部に配置され
なければならず、従って、中心体は渦ファインダ内の流体の流れを安定化させる
ことはできない。中心体の他の用途は、分離装置の分離領域内においてコロナ放
電を起こす電極を支持することである。この電極は分離領域内における分離効率
を向上させるが、電極はコロナ放電を起こすために傾斜部または尖端部を有して
いなければならないので、排出される流体を安定化させることはできない。
つは、米国特許第4,278,452号明細書に記載されているように、排出される流体 を拡張させて、最外環部に位置し塵が残留している流体分離装置を通じて再循環
させることである。しかし、中心体の主要部分は渦ファインダの外部に配置され
なければならず、従って、中心体は渦ファインダ内の流体の流れを安定化させる
ことはできない。中心体の他の用途は、分離装置の分離領域内においてコロナ放
電を起こす電極を支持することである。この電極は分離領域内における分離効率
を向上させるが、電極はコロナ放電を起こすために傾斜部または尖端部を有して
いなければならないので、排出される流体を安定化させることはできない。
【０００５】 渦ファインダに関する別の問題点は、サイクロン式分離装置が作動する際に、
渦ファインダの内部で摂動運動する渦核が大きな騒音を発することである。中心
体の全体を渦ファインダ内に配置することによって、排出される流体に関係する
騒音がある程度低減されるということは認識されていたが、騒音をさらに低減す
るために中心体を利用するという試みはなされて来なかった。
渦ファインダの内部で摂動運動する渦核が大きな騒音を発することである。中心
体の全体を渦ファインダ内に配置することによって、排出される流体に関係する
騒音がある程度低減されるということは認識されていたが、騒音をさらに低減す
るために中心体を利用するという試みはなされて来なかった。
【０００６】
掃除機のような家庭用機器においては、騒音は常に嫌悪されるものであり、可
能な限り低減させることが望まれている。従って、本発明の目的は、騒音レベル
が改善され家庭用機器への応用に適したサイクロン式分離装置を提供することで
ある。本発明のさらなる目的は、渦ファインダを通過した際の圧力低下量をでき
る限り小さく抑えたサイクロン式分離装置を提供することである。本発明はさら
に、家庭用掃除機への応用に適したサイクロン式分離装置を提供することを目的
とする。
能な限り低減させることが望まれている。従って、本発明の目的は、騒音レベル
が改善され家庭用機器への応用に適したサイクロン式分離装置を提供することで
ある。本発明のさらなる目的は、渦ファインダを通過した際の圧力低下量をでき
る限り小さく抑えたサイクロン式分離装置を提供することである。本発明はさら
に、家庭用掃除機への応用に適したサイクロン式分離装置を提供することを目的
とする。
【０００７】
本発明は請求項１に記載のサイクロン式分離装置を提供する。本発明はまた、
請求項２２に記載の長鼻体を提供する。さらなる特徴点及び好ましい特徴点は従
属請求項に記載されている。
請求項２２に記載の長鼻体を提供する。さらなる特徴点及び好ましい特徴点は従
属請求項に記載されている。
【０００８】 渦ファインダの最下端部を越えて突出する長鼻体を設け、長鼻体の最端部から
サイクロン本体の端面までの距離が渦ファインダの最小径の少なくとも２倍とす
ることによって、排出される渦流に関連した騒音が知覚できる程度低減される。
騒音低減作用は、渦ファインダが渦ファインダの外部に著しく突出していない場
合と比較して顕著に優れていることが判った。このことは、渦ファインダの壁面
によって境界が定められた際の渦核の進行が空気流における圧力の撹乱を招き、
それが騒音として顕在化するものと理解できる。従って、排出される空気が渦フ
ァインダに流入する前に、このような回転を完全に安定化させることが望ましい
。核が渦ファインダに到達する前に核の低圧領域に向けて長鼻体を延長すること
によって、核が渦ファインダに到達する前に核を安定化させることができる。騒
音レベルはこうして低減される。特定の装置を用いた実験によって、特定の寸法
諸元を有するサイクロン、渦ファインダ、及び長鼻体においては、サイクロンの
上面から長鼻体が延在すべき点までの距離に関して最適値が存在することが判っ
た。長鼻体が渦ファインダを通ってサイクロンの上面にまで延在する必要はない
ことは、以下の説明及び実施形態から明らかである。
サイクロン本体の端面までの距離が渦ファインダの最小径の少なくとも２倍とす
ることによって、排出される渦流に関連した騒音が知覚できる程度低減される。
騒音低減作用は、渦ファインダが渦ファインダの外部に著しく突出していない場
合と比較して顕著に優れていることが判った。このことは、渦ファインダの壁面
によって境界が定められた際の渦核の進行が空気流における圧力の撹乱を招き、
それが騒音として顕在化するものと理解できる。従って、排出される空気が渦フ
ァインダに流入する前に、このような回転を完全に安定化させることが望ましい
。核が渦ファインダに到達する前に核の低圧領域に向けて長鼻体を延長すること
によって、核が渦ファインダに到達する前に核を安定化させることができる。騒
音レベルはこうして低減される。特定の装置を用いた実験によって、特定の寸法
諸元を有するサイクロン、渦ファインダ、及び長鼻体においては、サイクロンの
上面から長鼻体が延在すべき点までの距離に関して最適値が存在することが判っ
た。長鼻体が渦ファインダを通ってサイクロンの上面にまで延在する必要はない
ことは、以下の説明及び実施形態から明らかである。
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００１０】 図１は、サイクロン式掃除機に適したサイクロン式分離装置１０を示している
。この例では、サイクロン式分離装置は、空気流の逐次浄化のために同心配置さ
れた２つのサイクロン１２，１４から構成されている。掃除機に関するその他の
特徴（掃除機ヘッド部またはホース、モーター、モーター用フィルター、ハンド
ル、支持車輪などに関する特徴）は図面に示していない。なぜなら、それらは本
発明を構成するものではないからであり、ここではさらなる説明は行わない。本
実施形態において渦ファインダを有しているのは最も内側の高効率サイクロン１
４のみであり、従って、本発明の思想に関係するものは最も内側のサイクロン１
４のみである。しかしながら、本発明が、掃除機に適したサイクロン式分離装置
以外のサイクロン式分離装置、及び唯１つのサイクロンを有するサイクロン式分
離装置にも適用可能であることを理解されたい。
。この例では、サイクロン式分離装置は、空気流の逐次浄化のために同心配置さ
れた２つのサイクロン１２，１４から構成されている。掃除機に関するその他の
特徴（掃除機ヘッド部またはホース、モーター、モーター用フィルター、ハンド
ル、支持車輪などに関する特徴）は図面に示していない。なぜなら、それらは本
発明を構成するものではないからであり、ここではさらなる説明は行わない。本
実施形態において渦ファインダを有しているのは最も内側の高効率サイクロン１
４のみであり、従って、本発明の思想に関係するものは最も内側のサイクロン１
４のみである。しかしながら、本発明が、掃除機に適したサイクロン式分離装置
以外のサイクロン式分離装置、及び唯１つのサイクロンを有するサイクロン式分
離装置にも適用可能であることを理解されたい。
【００１１】 最も内側のサイクロン１４はサイクロン本体１６を備えている。サイクロン本
体１６は、概して円錐台形状に形成され、その上端部には流体流入口１８を、下
端部には円錐状開口部２０を有している。円錐状開口部２０は、閉鎖された集塵
チャンバ２２によって囲まれている。流体流入口１８を通じてサイクロン１４に
流入しサイクロン本体１６内で空気流から分離された塵は集塵チャンバ２２内に
収集される。サイクロン本体１６は上面２４を有し、上面２４の中央には渦ファ
インダ２６が配置されている。渦ファインダは概して筒状に形成され、下方円筒
部分２６ａを有している。下方円筒部２６ａは、サイクロン本体１６の外部にあ
る排出管に通じている上方円錐台部分２６ｂにつながっている。これまでに説明
したタイプのサイクロン式分離装置の作用は文献により周知であるので、ここで
はさらなる詳細説明を行わない。
体１６は、概して円錐台形状に形成され、その上端部には流体流入口１８を、下
端部には円錐状開口部２０を有している。円錐状開口部２０は、閉鎖された集塵
チャンバ２２によって囲まれている。流体流入口１８を通じてサイクロン１４に
流入しサイクロン本体１６内で空気流から分離された塵は集塵チャンバ２２内に
収集される。サイクロン本体１６は上面２４を有し、上面２４の中央には渦ファ
インダ２６が配置されている。渦ファインダは概して筒状に形成され、下方円筒
部分２６ａを有している。下方円筒部２６ａは、サイクロン本体１６の外部にあ
る排出管に通じている上方円錐台部分２６ｂにつながっている。これまでに説明
したタイプのサイクロン式分離装置の作用は文献により周知であるので、ここで
はさらなる詳細説明を行わない。
【００１２】 本発明の装置は、図１に示すように、渦ファインダ２６内に配置された渦ファ
インダ長鼻体３０を備えている。長鼻体３０は図２ａにも拡大して示されている
。長鼻体３０は中央延在部材３２を備えている。中央延在部材３２は、全長の大
部分が円筒状に形成され、半球状端部３２ａ，３２ｂを有している。端部３２ａ
，３２ｂを半球状に形成することによって、長鼻体３０が存在する結果として空
気流に乱流が発生する危険性を低減することができる。延在部材３２は直径を挟
んで対向配置された２つのタブ３４を備えている。タブ３４は概して矩形に形成
され、延在部材３２から半径方向外方に向けて渦ファインダ２６の内壁面に当接
するまで円筒部分２６ａ内で延在している。乱流発生の危険性を低減させるため
に、タブ３４の下流側縁部の角部には丸みがつけられている。また、タブ３４の
外側縁部にはノッチまたは溝３６ａが形成され、それに対応して、渦ファインダ
２６の円筒部分２６ａの内壁面には舌部または突起３６ｂが形成されている。舌
部または突起３６ｂもまた直径を挟んで対向配置され、タブ３４のノッチまたは
溝３６ａと協働して長鼻体３０を渦ファインダ２６内の所定位置に保持するよう
に形成され、位置決めされている。長鼻体を所定位置に保持する方法自体は本発
明にとって重要ではなく、ノッチ／溝３６ａ及び舌部／突起３６ｂは、長鼻体３
０を信頼性高く渦ファインダ２６内に適切に保持し長鼻体３０がサイクロン式分
離装置を流れる流体によって外れたり許容できないほどの振動を発することがな
いようにできるその他の手段に置換可能であることを理解されたい。嵌め込み方
式の取り付け方法は、製造及び使用が容易であるので特に好ましい。
インダ長鼻体３０を備えている。長鼻体３０は図２ａにも拡大して示されている
。長鼻体３０は中央延在部材３２を備えている。中央延在部材３２は、全長の大
部分が円筒状に形成され、半球状端部３２ａ，３２ｂを有している。端部３２ａ
，３２ｂを半球状に形成することによって、長鼻体３０が存在する結果として空
気流に乱流が発生する危険性を低減することができる。延在部材３２は直径を挟
んで対向配置された２つのタブ３４を備えている。タブ３４は概して矩形に形成
され、延在部材３２から半径方向外方に向けて渦ファインダ２６の内壁面に当接
するまで円筒部分２６ａ内で延在している。乱流発生の危険性を低減させるため
に、タブ３４の下流側縁部の角部には丸みがつけられている。また、タブ３４の
外側縁部にはノッチまたは溝３６ａが形成され、それに対応して、渦ファインダ
２６の円筒部分２６ａの内壁面には舌部または突起３６ｂが形成されている。舌
部または突起３６ｂもまた直径を挟んで対向配置され、タブ３４のノッチまたは
溝３６ａと協働して長鼻体３０を渦ファインダ２６内の所定位置に保持するよう
に形成され、位置決めされている。長鼻体を所定位置に保持する方法自体は本発
明にとって重要ではなく、ノッチ／溝３６ａ及び舌部／突起３６ｂは、長鼻体３
０を信頼性高く渦ファインダ２６内に適切に保持し長鼻体３０がサイクロン式分
離装置を流れる流体によって外れたり許容できないほどの振動を発することがな
いようにできるその他の手段に置換可能であることを理解されたい。嵌め込み方
式の取り付け方法は、製造及び使用が容易であるので特に好ましい。
【００１３】 長鼻体３０の長さ及び位置は、上面２４から最も遠い長鼻体３０の端部３２ａ
が所定位置にくるように定められる。この所定位置から上面２４までの距離は、
渦ファインダ２６の最小径の少なくとも２倍とされている。従って、渦ファイン
ダ２６の下端部からの長鼻体３０の突出長さに渦ファインダ２６の（上面２４下
方の）全長を加えた長さは、渦ファインダ２６の最小径の少なくとも２倍でなけ
ればならない。この条件が満足されていると騒音の低減効果が向上する。図１に
示す実施形態では、長鼻体３０の最下端部は、上面２４の下方で渦ファインダ２
６の最小径の約2.58倍の距離に位置している。より詳しく記述すると、長鼻体３
０の最下端部は上面２４の下方82.5mmの距離に位置し、渦ファインダ２６の最小
径は32mmである。
が所定位置にくるように定められる。この所定位置から上面２４までの距離は、
渦ファインダ２６の最小径の少なくとも２倍とされている。従って、渦ファイン
ダ２６の下端部からの長鼻体３０の突出長さに渦ファインダ２６の（上面２４下
方の）全長を加えた長さは、渦ファインダ２６の最小径の少なくとも２倍でなけ
ればならない。この条件が満足されていると騒音の低減効果が向上する。図１に
示す実施形態では、長鼻体３０の最下端部は、上面２４の下方で渦ファインダ２
６の最小径の約2.58倍の距離に位置している。より詳しく記述すると、長鼻体３
０の最下端部は上面２４の下方82.5mmの距離に位置し、渦ファインダ２６の最小
径は32mmである。
【００１４】 さらに、長鼻体３０の長さは60mm、その直径は6mmである。長鼻体３０は、渦 ファインダ２６の最下端部から下方に16.5mm突出している。このような配置によ
って、掃除機全体から発せられるオーバーオールの音圧レベル（騒音）を1.5dBA
低減することができる。
って、掃除機全体から発せられるオーバーオールの音圧レベル（騒音）を1.5dBA
低減することができる。
【００１５】 長鼻体３０を良好に機能させるために、長鼻体３０は長さ方向の各点で円形に
形成される。このように長鼻体３０の主要部分は円筒状に形成されるが、上流側
端部３２ａ、下流側端部３２ｂは種々の形態に形成可能である。図２ａに示す実
施形態では、両端部３２ａ，３２ｂとも半球状に形成されている。しかし、一方
または他方の端部を、例えば円錐状または円錐台状に形成してもよい。但し、装
置内の圧力低下及び／またはエネルギ損失を低減できるので、円錐状の端部の方
が好ましい。図２ｂには変更形態の長鼻体５０を示している。長鼻体５０の中央
部分すなわち延在体５２はここでも円筒状であり、下流側端部５２ｂは半球状で
あるが、上流側端部５２ａは円錐状に形成されている。図２ａに示す長鼻体５０
と図２ｂに示す変更形態の長鼻体との間のさらなる相違点は、延在体５２に支持
の目的で設けられたタブ５４の数である。図２ｂに示す実施形態は、等角度配置
された４枚のタブ５４を有している。それらに対応する舌部が長鼻体５０を渦フ
ァインダ２６内に支持する目的で渦ファインダ２６の壁面に形成されている。
形成される。このように長鼻体３０の主要部分は円筒状に形成されるが、上流側
端部３２ａ、下流側端部３２ｂは種々の形態に形成可能である。図２ａに示す実
施形態では、両端部３２ａ，３２ｂとも半球状に形成されている。しかし、一方
または他方の端部を、例えば円錐状または円錐台状に形成してもよい。但し、装
置内の圧力低下及び／またはエネルギ損失を低減できるので、円錐状の端部の方
が好ましい。図２ｂには変更形態の長鼻体５０を示している。長鼻体５０の中央
部分すなわち延在体５２はここでも円筒状であり、下流側端部５２ｂは半球状で
あるが、上流側端部５２ａは円錐状に形成されている。図２ａに示す長鼻体５０
と図２ｂに示す変更形態の長鼻体との間のさらなる相違点は、延在体５２に支持
の目的で設けられたタブ５４の数である。図２ｂに示す実施形態は、等角度配置
された４枚のタブ５４を有している。それらに対応する舌部が長鼻体５０を渦フ
ァインダ２６内に支持する目的で渦ファインダ２６の壁面に形成されている。
【００１６】 図２ｃには、さらに別の実施形態を２つの視点で示している。この図において
は長鼻体７０を２つの異なる視点から斜視図として示し、タブ７４の螺旋形状が
明瞭に分かるようにしている。タブ７４を螺旋形状としているのは、渦ファイン
ダを通じて排出される空気の回転運動をタブ７４が妨げないようにするためであ
る。図２ａに示す実施形態では、延在体７２は概して円筒状に形成され、上流側
端部７２ａは半球状に形成されている。下流側端部７２ｂは平面である。タブ７
４の各々は、遠方端部に溝７４ａを有するように形状形成されている。溝７４ａ
は、渦ファインダ内に型形成された突起と協働して長鼻体７０を渦ファインダ内
の所定位置にしっかりと保持するように機能する。
は長鼻体７０を２つの異なる視点から斜視図として示し、タブ７４の螺旋形状が
明瞭に分かるようにしている。タブ７４を螺旋形状としているのは、渦ファイン
ダを通じて排出される空気の回転運動をタブ７４が妨げないようにするためであ
る。図２ａに示す実施形態では、延在体７２は概して円筒状に形成され、上流側
端部７２ａは半球状に形成されている。下流側端部７２ｂは平面である。タブ７
４の各々は、遠方端部に溝７４ａを有するように形状形成されている。溝７４ａ
は、渦ファインダ内に型形成された突起と協働して長鼻体７０を渦ファインダ内
の所定位置にしっかりと保持するように機能する。
【００１７】 分離装置に関する変更形態を部分的に図３に示す。この図は、分離装置８０の
上部のみを示している。分離装置８０は、前述と同様に、上流側低効率サイクロ
ン８２と下流側高効率サイクロン８４とを備えている。低効率サイクロン８４は
サイクロン本体８６を備え、サイクロン本体８６は、サイクロン８４の上端部に
通じている流入口８８と、図１に示すものと同様に、サイクロン８４の下端部に
開口し集塵器（図示せず）に囲まれた円錐部（図示せず）とを備えている。サイ
クロン８４の上端部は上面９０によって閉鎖されている。上面９０からは渦ファ
インダ９２がぶら下がり、サイクロン８４の中心軸線に沿ってサイクロン８４の
内部へと延在している。渦ファインダ９２はその長さの大部分において円筒形状
をなしているが、上端部では外方に向けてフレア状になっており、上面９０と滑
らかにつながっている。
上部のみを示している。分離装置８０は、前述と同様に、上流側低効率サイクロ
ン８２と下流側高効率サイクロン８４とを備えている。低効率サイクロン８４は
サイクロン本体８６を備え、サイクロン本体８６は、サイクロン８４の上端部に
通じている流入口８８と、図１に示すものと同様に、サイクロン８４の下端部に
開口し集塵器（図示せず）に囲まれた円錐部（図示せず）とを備えている。サイ
クロン８４の上端部は上面９０によって閉鎖されている。上面９０からは渦ファ
インダ９２がぶら下がり、サイクロン８４の中心軸線に沿ってサイクロン８４の
内部へと延在している。渦ファインダ９２はその長さの大部分において円筒形状
をなしているが、上端部では外方に向けてフレア状になっており、上面９０と滑
らかにつながっている。
【００１８】 渦ファインダ９２内部には長鼻体９４が固定配置されている。長鼻体９４は、
上面９０の上方から渦ファインダ９２を貫通し、渦ファインダ９２の下端部を越
えて突出するように延在している。長鼻体９４の本体は概して円筒形状であり、
上流側端部９４ｂに向けてわずかなテーパー部を有している。上流側端部９４ａ
は半球状に形成されているが、下流側端部９４ｂは単に平面とされている。長鼻
体９４は、等角度配置された３つのタブまたはフランジ９６を備え、これらは長
鼻体９４の上端部から外方に渦ファインダの内壁面へと延在している。タブまた
はフランジ９６の最も外側の縁部は渦ファインダ９２の内壁面に沿う形状とされ
ており、こうして長鼻体９４の正しい位置決めを補助している。
上面９０の上方から渦ファインダ９２を貫通し、渦ファインダ９２の下端部を越
えて突出するように延在している。長鼻体９４の本体は概して円筒形状であり、
上流側端部９４ｂに向けてわずかなテーパー部を有している。上流側端部９４ａ
は半球状に形成されているが、下流側端部９４ｂは単に平面とされている。長鼻
体９４は、等角度配置された３つのタブまたはフランジ９６を備え、これらは長
鼻体９４の上端部から外方に渦ファインダの内壁面へと延在している。タブまた
はフランジ９６の最も外側の縁部は渦ファインダ９２の内壁面に沿う形状とされ
ており、こうして長鼻体９４の正しい位置決めを補助している。
【００１９】 この実施形態では、長鼻体３０の直径は10mm、渦ファインダ９２の直径Ｄ１は
30.3mmである。渦ファインダの長さＬ１は50mm、長鼻体９４の下端部９４ａから
上面９０までの距離Ｌ２は64.4mmである。従って、長鼻体９４の最下端点は、上
面９０の下方において渦ファインダ９２の（最小）直径の2.13倍の距離に位置し
ている。長鼻体９４は渦ファインダ９２から14.4mm突出している。
30.3mmである。渦ファインダの長さＬ１は50mm、長鼻体９４の下端部９４ａから
上面９０までの距離Ｌ２は64.4mmである。従って、長鼻体９４の最下端点は、上
面９０の下方において渦ファインダ９２の（最小）直径の2.13倍の距離に位置し
ている。長鼻体９４は渦ファインダ９２から14.4mm突出している。
【００２０】 図１に示す装置において長鼻体の最下端部の最適位置を求める実験が行われた
。実験方法及び実験装置は、添付図面の図４に示している。
。実験方法及び実験装置は、添付図面の図４に示している。
【００２１】 長さ可変の渦ファインダ１２０と長さ可変の長鼻体１４０とを備えた透明なサ
イクロン１００を、適切なクランプ及び装着具（図示せず）を用いて直立状態に
取り付けた。サイクロン１００の最大径は140mm、高さは360mmである。モーター
騒音の影響を最小限に抑えるために、第１のフレキシブルホース１０２を介して
接続された静音吸引源によってサイクロン１００内の空気を吸引した。サイクロ
ン吸入口１０６に接続された第２のフレキシブルホース１０４が、離れたチャン
バから入ってくる空気を吸引して、ホース開口部から流入する空気に関係した騒
音の影響を回避できるようになっている。サイクロン１００の流入口１０６には
、流入量が正確に測定できるように流量計１０８が取り付けられている。
イクロン１００を、適切なクランプ及び装着具（図示せず）を用いて直立状態に
取り付けた。サイクロン１００の最大径は140mm、高さは360mmである。モーター
騒音の影響を最小限に抑えるために、第１のフレキシブルホース１０２を介して
接続された静音吸引源によってサイクロン１００内の空気を吸引した。サイクロ
ン吸入口１０６に接続された第２のフレキシブルホース１０４が、離れたチャン
バから入ってくる空気を吸引して、ホース開口部から流入する空気に関係した騒
音の影響を回避できるようになっている。サイクロン１００の流入口１０６には
、流入量が正確に測定できるように流量計１０８が取り付けられている。
【００２２】 長さ可変の渦ファインダ１２０は、固定長さと固定直径とを有し第１のフレキ
シブルホース１０２に接続されかつサイクロン１００の上板１１０にシール部材
とクランプリング１２４とを用いてスライド可能に取り付けられたチューブ１２
２から構成されている。この場合、チューブの直径は32mmとされた。異なる位置
でチューブ１２２をクランプしてサイクロン１００内部へのチューブの突出量を
変化させることによって、渦ファインダ１２０の長さＳを変えることができる。
長さ可変の長鼻体１４０は、渦ファインダ１２０の上端部にある曲げ点１２６に
取り付けられた延在部材１４２から構成されている。延在部材１４２は、シール
部材及びクランプ部材１４４を用いて曲げ点１２６にスライド可能に取り付けら
れている。延在部材１４２にはさらに、２つのタブ１４６の形態の支持部材が設
けられている。タブ１４６は、延在部材１４２から渦ファインダ１２２の内壁面
へと延在している。タブ１４６は、実験中に延在部材１４２が振動するのを防止
する。延在部材１４２がチューブ１２２の下端部１２８から突出する量を変化さ
せるように延在部材１４２をクランプすることによって、長鼻体１４０の長さＬ
を変えることができる。
シブルホース１０２に接続されかつサイクロン１００の上板１１０にシール部材
とクランプリング１２４とを用いてスライド可能に取り付けられたチューブ１２
２から構成されている。この場合、チューブの直径は32mmとされた。異なる位置
でチューブ１２２をクランプしてサイクロン１００内部へのチューブの突出量を
変化させることによって、渦ファインダ１２０の長さＳを変えることができる。
長さ可変の長鼻体１４０は、渦ファインダ１２０の上端部にある曲げ点１２６に
取り付けられた延在部材１４２から構成されている。延在部材１４２は、シール
部材及びクランプ部材１４４を用いて曲げ点１２６にスライド可能に取り付けら
れている。延在部材１４２にはさらに、２つのタブ１４６の形態の支持部材が設
けられている。タブ１４６は、延在部材１４２から渦ファインダ１２２の内壁面
へと延在している。タブ１４６は、実験中に延在部材１４２が振動するのを防止
する。延在部材１４２がチューブ１２２の下端部１２８から突出する量を変化さ
せるように延在部材１４２をクランプすることによって、長鼻体１４０の長さＬ
を変えることができる。
【００２３】 実験に際しては、渦ファインダ長さＳを所定値にセットし、延在部材１４２の
端部をチューブ１２２の下端部１２８と面一にした（すなわちＬ＝０）。吸引源
を作動させて流量を測定し、適切に調節することによって所定値に合わせた。次
いで、長鼻体１４０を5mmずつ下げて、各段階における騒音を測定した。求める 長鼻体の最適長さとは、騒音レベルを最も低くする長さである。長鼻体１４０の
最適長さの概略値が求められたら、長鼻体長さＬの刻みを2mmにして、より正確 に最適長さを特定した。
端部をチューブ１２２の下端部１２８と面一にした（すなわちＬ＝０）。吸引源
を作動させて流量を測定し、適切に調節することによって所定値に合わせた。次
いで、長鼻体１４０を5mmずつ下げて、各段階における騒音を測定した。求める 長鼻体の最適長さとは、騒音レベルを最も低くする長さである。長鼻体１４０の
最適長さの概略値が求められたら、長鼻体長さＬの刻みを2mmにして、より正確 に最適長さを特定した。
【００２４】 与えられた流量及び与えられた渦ファインダ長さＳに対して長鼻体１４０の最
適な長さが求められたら、次に、吸引源を調節することによって流量を変化させ
、長鼻体長さＬを変化させる工程を繰返し、新たな流量に対して最適な長鼻体長
さを求めた。与えられた渦ファインダ長さにおいて各流量に対する最適な長鼻体
長さが求められたら、次に、渦ファインダ長さを調節し、比較可能な結果が得ら
れるように同一の流量セットを用いて第２の実験シリーズを実施した。このよう
にして得られた結果を以下に示す。
適な長さが求められたら、次に、吸引源を調節することによって流量を変化させ
、長鼻体長さＬを変化させる工程を繰返し、新たな流量に対して最適な長鼻体長
さを求めた。与えられた渦ファインダ長さにおいて各流量に対する最適な長鼻体
長さが求められたら、次に、渦ファインダ長さを調節し、比較可能な結果が得ら
れるように同一の流量セットを用いて第２の実験シリーズを実施した。このよう
にして得られた結果を以下に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】 最適長さは、騒音レベルが低下から増大に転じたときの長鼻体の長さとして定
義される。従って最適長さは、オーバーオールの音圧レベルが最小となる点、長
鼻体の延長を継続しても顕著な騒音低下が見られない点、または音の質が低下し
始める点として観測される。特に、狭帯域分析によって特定される渦進行の基本
周波数は最適長さにおいて最小値をとることが分かっている。
義される。従って最適長さは、オーバーオールの音圧レベルが最小となる点、長
鼻体の延長を継続しても顕著な騒音低下が見られない点、または音の質が低下し
始める点として観測される。特に、狭帯域分析によって特定される渦進行の基本
周波数は最適長さにおいて最小値をとることが分かっている。
【００２７】 さらなる実験によって、サイクロン本体の直径が140mm、高さが300mm、渦ファ
インダ直径32mm、渦ファインダ長さ66mmの場合には、渦ファインダの最下端部を
越えた長鼻体３０の突出長さの最適値は16.5mmであることが明らかになった。そ
の結果、長鼻体３０の最下端部から上面２４までの距離は82.5mmとなり、これは
渦ファインダ２６の直径の2.58倍である。
インダ直径32mm、渦ファインダ長さ66mmの場合には、渦ファインダの最下端部を
越えた長鼻体３０の突出長さの最適値は16.5mmであることが明らかになった。そ
の結果、長鼻体３０の最下端部から上面２４までの距離は82.5mmとなり、これは
渦ファインダ２６の直径の2.58倍である。
【００２８】 上記と同様の装置であるが異なる直径を有する渦ファインダに交換可能な装置
を用いて、さらに実験を行った。各場合において、渦ファインダ長さは46mm、流
量は毎秒27リットルに固定してある。長鼻体は上記の場合と類似しているが、直
径は10mmである。各渦ファインダ直径に対し上記と同様の方法を用いて、長鼻体
の最適長さを求めた。結果を以下に示す。
を用いて、さらに実験を行った。各場合において、渦ファインダ長さは46mm、流
量は毎秒27リットルに固定してある。長鼻体は上記の場合と類似しているが、直
径は10mmである。各渦ファインダ直径に対し上記と同様の方法を用いて、長鼻体
の最適長さを求めた。結果を以下に示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】 この表から明らかであるように、所定の流量及び長鼻体直径に対する長鼻体長
さの最適値は、渦ファインダの直径に従って減少する。
さの最適値は、渦ファインダの直径に従って減少する。
【００３１】 長鼻体３０は好ましくはプラスチックから形成され、分離装置を通過する流体
流れにさらされても曲ったり振動したりしない十分な剛性を有していなければな
らない。掃除機に適した長鼻体に好適な材料はポリプロピレンであり、この材料
を用いると、周知技術、例えば射出成形法を用いて簡単にかつ経済的に、長鼻体
を型形成することができる。
流れにさらされても曲ったり振動したりしない十分な剛性を有していなければな
らない。掃除機に適した長鼻体に好適な材料はポリプロピレンであり、この材料
を用いると、周知技術、例えば射出成形法を用いて簡単にかつ経済的に、長鼻体
を型形成することができる。
【００３２】 サイクロンの形態にもよるが、長鼻体の長さを最適化することによって、サイ
クロンのオーバーオール音圧レベルが2〜6dB低減されることが実験及び研究から
明らかになった。これは、家庭用掃除機のオーバーオール騒音レベルにおいて知
覚可能な差異を生じさせる程度である。図５は、特定の掃除機のサイクロンに最
適化された長鼻体を用いた場合と長鼻体を用いない場合との間で生じる騒音（音
圧レベル）の差を示している。この図から明らかであるように、長鼻体を用いた
場合（太線で示す騒音レベル）には、長鼻体を用いない場合（破線で示す騒音レ
ベル）に存在していた顕著な音が除去されている。家庭用掃除機において騒音レ
ベルを低減することの利点は、ユーザーの満足度を高め、掃除機の使用最中にも
他の音または騒音を聞き取ることを可能にすることである。こうしてユーザーが
掃除機を使用しているときの安全性が向上する。
クロンのオーバーオール音圧レベルが2〜6dB低減されることが実験及び研究から
明らかになった。これは、家庭用掃除機のオーバーオール騒音レベルにおいて知
覚可能な差異を生じさせる程度である。図５は、特定の掃除機のサイクロンに最
適化された長鼻体を用いた場合と長鼻体を用いない場合との間で生じる騒音（音
圧レベル）の差を示している。この図から明らかであるように、長鼻体を用いた
場合（太線で示す騒音レベル）には、長鼻体を用いない場合（破線で示す騒音レ
ベル）に存在していた顕著な音が除去されている。家庭用掃除機において騒音レ
ベルを低減することの利点は、ユーザーの満足度を高め、掃除機の使用最中にも
他の音または騒音を聞き取ることを可能にすることである。こうしてユーザーが
掃除機を使用しているときの安全性が向上する。
【図１】 掃除機に適した本発明によるサイクロン式分離装置を示す断面図
である。
である。
【図２】 図２ａは図１に示す装置の一部を構成する長鼻体を拡大して示す
側面図、図２ｂは図２ａに示す長鼻体の第１の変更形態を示す側面図、図２ｃは
図２ａに示す長鼻体の第２の変更形態を示す斜視図である。
側面図、図２ｂは図２ａに示す長鼻体の第１の変更形態を示す側面図、図２ｃは
図２ａに示す長鼻体の第２の変更形態を示す斜視図である。
【図３】 本発明によるサイクロン式分離装置の変更形態の一部を示す断面
図である。
図である。
【図４】 詳細説明に記載の実験結果を得るために用いられた実験装置を示
す側方部分断面図である。
す側方部分断面図である。
【図５】 最適化された長鼻体を有する場合と有さない場合とでサイクロン
騒音を比較して示すグラフである。
騒音を比較して示すグラフである。
１０ サイクロン式分離装置 １６，８６ サイクロン本体 １８，８８，１０６ 流入口 ２４，９０ 上面（サイクロン本体の端面） ２６，９２，１２２ 渦ファインダ ３０，５０，７０，９４，１４０ 長鼻体 ３２ａ，３２ｂ，５２ｂ，９４ａ 半球状端部 ３４，５４，７４，１４６ タブ（支持タブ） ３６ａ，７４ａ 溝 ５２ａ 円錐状端部 １２８ 下端部（遠方端部）
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年３月３日（２０００．３．３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１６】 前記中心体（３０）は、前記渦ファインダ（２６）の下端
部を越えて約16.5mm突出していることを特徴とする請求項１４または８から１０
のいずれか１項に記載の装置。
部を越えて約16.5mm突出していることを特徴とする請求項１４または８から１０
のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】 前記中心体（３０）は、前記渦ファインダ（２６）の内壁
面にまで延在する支持タブ（３４；７４）によって、前記渦ファインダ（２６） 内に支持されていることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の
装置。
面にまで延在する支持タブ（３４；７４）によって、前記渦ファインダ（２６） 内に支持されていることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の
装置。
【請求項１８】 前記タブ（３４；７４）は直径を挟んで対面配置されてい
ることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
ることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】 前記タブ（３４；７４）は螺旋翼体を備えていることを特
徴とする請求項１７または１８に記載の装置。
徴とする請求項１７または１８に記載の装置。
【請求項２０】 前記タブ（３４；７４）及び前記渦ファインダ（２６）の
内壁面は、前記中心体（３０）を前記渦ファインダ（２６）内の所定位置に保持
するための保持手段（３６ａ，３６ｂ）を有していることを特徴とする請求項１ ７ から１９のいずれか１項に記載の装置。
内壁面は、前記中心体（３０）を前記渦ファインダ（２６）内の所定位置に保持
するための保持手段（３６ａ，３６ｂ）を有していることを特徴とする請求項１ ７ から１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】 前記保持手段は、対応する溝（３６ａ）に係合可能とされ
た弾性舌部（３６ｂ）を備えていることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
た弾性舌部（３６ｂ）を備えていることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】 請求項１から２１のいずれか１項に記載のサイクロン式分 離装置が組込まれた掃除機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明はサイクロン式分離装置に係り、特に掃除機に用いられるサイクロン式
分離装置に関するものであるが、これに限定されるわけではない。
分離装置に関するものであるが、これに限定されるわけではない。
【０００２】
【従来の技術】 サイクロン式分離装置は、通常上部の大径部に設けられる接線方向流入口と通
常下部の小径部に開口する円錐体とを有する円錐台形状のサイクロン本体から概
して構成される。塵を含む流体は接線方向流入口を通じて流入し、サイクロン本
体を取り巻く螺旋経路に沿って流れる。この流動の際に、塵は流体から分離され
、集塵部に開口する円錐体を通じて搬送されるかふるい落とされる。塵は集塵部
から適切に廃棄可能である。通常は空気である清浄化された流体は、サイクロン
本体の中心軸線に向かって流動して渦流を形成し、渦ファインダを経由して排出
されて行く。渦ファインダは、サイクロン本体の小径（上）端部に配置され、サ
イクロン本体の中心軸線に位置合わせされている。
常下部の小径部に開口する円錐体とを有する円錐台形状のサイクロン本体から概
して構成される。塵を含む流体は接線方向流入口を通じて流入し、サイクロン本
体を取り巻く螺旋経路に沿って流れる。この流動の際に、塵は流体から分離され
、集塵部に開口する円錐体を通じて搬送されるかふるい落とされる。塵は集塵部
から適切に廃棄可能である。通常は空気である清浄化された流体は、サイクロン
本体の中心軸線に向かって流動して渦流を形成し、渦ファインダを経由して排出
されて行く。渦ファインダは、サイクロン本体の小径（上）端部に配置され、サ
イクロン本体の中心軸線に位置合わせされている。
【０００３】 渦ファインダは、通常、サイクロン本体内に向けて下向きに延在する簡単なチ
ューブの形態で構成され、排出される流体の渦を確実にサイクロンの外部へと導
く。しかしながら、渦ファインダは、特有の欠点をいくつか有している。これら
欠点のうちの１つは、排出される流体の高い角速度に起因して、渦ファインダ内
で顕著な圧力低下が起こることである。この問題を解決する試みとして、接線方
向の流通管と組合せてサイクロンを通過して外部へと排出される流れを直線化す
るために、公知の渦ファインダの内部に複数の中心体が導入された。固定翼体を
用いて渦流を低減させるいくつかの試みもなされている。これら種々の試みは、
“装置工業においてエネルギを節約するための接線方向流通管の応用”（T O'Do
herty, M Biffin, N Syred: Journal of Process Mechanical Engineering 1192
年，Vol 206）というタイトルを付された文献に記載されている。中心体または 翼体を用いたその他の装置は、国際特許出願WO 97/46323号、国際特許出願WO 91
/06750号、米国特許第5,444,982号明細書に記載されている。これら全ての従来 技術においては、中心体の全体が渦ファインダ内に配置されるか、そうでない場
合には、中心体のごく一部がサイクロン本体内に突出するように配置されている
。これは、中心体または翼体を用いる目的が、渦流を安定化させることではなく
、渦ファインダ内の流れから渦流を除去することにあるからである。
ューブの形態で構成され、排出される流体の渦を確実にサイクロンの外部へと導
く。しかしながら、渦ファインダは、特有の欠点をいくつか有している。これら
欠点のうちの１つは、排出される流体の高い角速度に起因して、渦ファインダ内
で顕著な圧力低下が起こることである。この問題を解決する試みとして、接線方
向の流通管と組合せてサイクロンを通過して外部へと排出される流れを直線化す
るために、公知の渦ファインダの内部に複数の中心体が導入された。固定翼体を
用いて渦流を低減させるいくつかの試みもなされている。これら種々の試みは、
“装置工業においてエネルギを節約するための接線方向流通管の応用”（T O'Do
herty, M Biffin, N Syred: Journal of Process Mechanical Engineering 1192
年，Vol 206）というタイトルを付された文献に記載されている。中心体または 翼体を用いたその他の装置は、国際特許出願WO 97/46323号、国際特許出願WO 91
/06750号、米国特許第5,444,982号明細書に記載されている。これら全ての従来 技術においては、中心体の全体が渦ファインダ内に配置されるか、そうでない場
合には、中心体のごく一部がサイクロン本体内に突出するように配置されている
。これは、中心体または翼体を用いる目的が、渦流を安定化させることではなく
、渦ファインダ内の流れから渦流を除去することにあるからである。
【０００４】 中心体は別の目的でもサイクロン式分離装置に導入されてきた。そのうちの１
つは、米国特許第4,278,452号明細書に記載されているように、排出される流体 を拡張させて、最外環部に位置し塵が残留している流体分離装置を通じて再循環
させることである。しかし、中心体の主要部分は渦ファインダの外部に配置され
なければならず、従って、中心体は渦ファインダ内の流体の流れを安定化させる
ことはできない。中心体の他の用途は、分離装置の分離領域内においてコロナ放
電を起こす電極を支持することである。この電極は分離領域内における分離効率
を向上させるが、電極はコロナ放電を起こすために傾斜部または尖端部を有して
いなければならないので、排出される流体を安定化させることはできない。
つは、米国特許第4,278,452号明細書に記載されているように、排出される流体 を拡張させて、最外環部に位置し塵が残留している流体分離装置を通じて再循環
させることである。しかし、中心体の主要部分は渦ファインダの外部に配置され
なければならず、従って、中心体は渦ファインダ内の流体の流れを安定化させる
ことはできない。中心体の他の用途は、分離装置の分離領域内においてコロナ放
電を起こす電極を支持することである。この電極は分離領域内における分離効率
を向上させるが、電極はコロナ放電を起こすために傾斜部または尖端部を有して
いなければならないので、排出される流体を安定化させることはできない。
【０００５】 スイス国特許文献388267号には、渦ファインダから突出する中心体を用いて装 置の主排出口から排出される気体の気泡発生を防止し、懸濁液から固体粒子と気 泡とを分離する技術が記載されている。中心体は実質的に平坦な端部を有してい る。作動の際に渦核に移動する気泡は、サイクロンの排出口を構成する円錐状開 口部を通じて装置から排出される。
【０００６】 渦ファインダに関する別の問題点は、サイクロン式分離装置が作動する際に、
渦ファインダの内部で摂動運動する渦核が大きな騒音を発することである。中心
体の全体を渦ファインダ内に配置することによって、排出される流体に関係する
騒音がある程度低減されるということは認識されていたが、騒音をさらに低減す
るために中心体を利用するという試みはなされて来なかった。
渦ファインダの内部で摂動運動する渦核が大きな騒音を発することである。中心
体の全体を渦ファインダ内に配置することによって、排出される流体に関係する
騒音がある程度低減されるということは認識されていたが、騒音をさらに低減す
るために中心体を利用するという試みはなされて来なかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】 掃除機のような家庭用機器においては、騒音は常に嫌悪されるものであり、可
能な限り低減させることが望まれている。従って、本発明の目的は、騒音レベル
が改善され家庭用機器への応用に適したサイクロン式分離装置を提供することで
ある。本発明のさらなる目的は、渦ファインダを通過した際の圧力低下量をでき
る限り小さく抑えたサイクロン式分離装置を提供することである。本発明はさら
に、家庭用掃除機への応用に適したサイクロン式分離装置を提供することを目的
とする。
能な限り低減させることが望まれている。従って、本発明の目的は、騒音レベル
が改善され家庭用機器への応用に適したサイクロン式分離装置を提供することで
ある。本発明のさらなる目的は、渦ファインダを通過した際の圧力低下量をでき
る限り小さく抑えたサイクロン式分離装置を提供することである。本発明はさら
に、家庭用掃除機への応用に適したサイクロン式分離装置を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】 本発明は請求項１に記載のサイクロン式分離装置を提供する。本発明はまた、 そのようなサイクロン式分離装置を組込んだ掃除機 を提供する。さらなる特徴点
及び好ましい特徴点は従属請求項に記載されている。
及び好ましい特徴点は従属請求項に記載されている。
【０００９】 円形断面と半球状、円錐状、または円錐台状の端部とを有する中心体を渦ファ
インダの最下端部を越えて突出するように設け、中心体の最端部からサイクロン
本体の端面までの距離が渦ファインダの最小径の少なくとも２倍とすることによ
って、排出される渦流に関連した騒音が知覚できる程度低減される。騒音低減作
用は、渦ファインダが渦ファインダの外部に著しく突出していない場合と比較し
て顕著に優れていることが判った。このことは、渦ファインダの壁面によって境
界が定められた際の渦核の進行が空気流における圧力の撹乱を招き、それが騒音
として顕在化するものと理解できる。従って、排出される空気が渦ファインダに
流入する前に、このような回転を完全に安定化させることが望ましい。核が渦フ
ァインダに到達する前に核の低圧領域に向けて中心体を延長することによって、
核が渦ファインダに到達する前に核を安定化させることができる。騒音レベルは
こうして低減される。特定の装置を用いた実験によって、特定の寸法諸元を有す
るサイクロン、渦ファインダ、及び中心体においては、サイクロンの上面から中 心 体が延在すべき点までの距離に関して最適値が存在することが判った。中心体
が渦ファインダを通ってサイクロンの上面にまで延在する必要はないことは、以
下の説明及び実施形態から明らかである。
インダの最下端部を越えて突出するように設け、中心体の最端部からサイクロン
本体の端面までの距離が渦ファインダの最小径の少なくとも２倍とすることによ
って、排出される渦流に関連した騒音が知覚できる程度低減される。騒音低減作
用は、渦ファインダが渦ファインダの外部に著しく突出していない場合と比較し
て顕著に優れていることが判った。このことは、渦ファインダの壁面によって境
界が定められた際の渦核の進行が空気流における圧力の撹乱を招き、それが騒音
として顕在化するものと理解できる。従って、排出される空気が渦ファインダに
流入する前に、このような回転を完全に安定化させることが望ましい。核が渦フ
ァインダに到達する前に核の低圧領域に向けて中心体を延長することによって、
核が渦ファインダに到達する前に核を安定化させることができる。騒音レベルは
こうして低減される。特定の装置を用いた実験によって、特定の寸法諸元を有す
るサイクロン、渦ファインダ、及び中心体においては、サイクロンの上面から中 心 体が延在すべき点までの距離に関して最適値が存在することが判った。中心体
が渦ファインダを通ってサイクロンの上面にまで延在する必要はないことは、以
下の説明及び実施形態から明らかである。
【００１０】
【発明の実施の形態】 以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００１１】 図１は、サイクロン式掃除機に適したサイクロン式分離装置１０を示している
。この例では、サイクロン式分離装置は、空気流の逐次浄化のために同心配置さ
れた２つのサイクロン１２，１４から構成されている。掃除機に関するその他の
特徴（掃除機ヘッド部またはホース、モーター、モーター用フィルター、ハンド
ル、支持車輪などに関する特徴）は図面に示していない。なぜなら、それらは本
発明を構成するものではないからであり、ここではさらなる説明は行わない。本
実施形態において渦ファインダを有しているのは最も内側の高効率サイクロン１
４のみであり、従って、本発明の思想に関係するものは最も内側のサイクロン１
４のみである。しかしながら、本発明が、掃除機に適したサイクロン式分離装置
以外のサイクロン式分離装置、及び唯１つのサイクロンを有するサイクロン式分
離装置にも適用可能であることを理解されたい。
。この例では、サイクロン式分離装置は、空気流の逐次浄化のために同心配置さ
れた２つのサイクロン１２，１４から構成されている。掃除機に関するその他の
特徴（掃除機ヘッド部またはホース、モーター、モーター用フィルター、ハンド
ル、支持車輪などに関する特徴）は図面に示していない。なぜなら、それらは本
発明を構成するものではないからであり、ここではさらなる説明は行わない。本
実施形態において渦ファインダを有しているのは最も内側の高効率サイクロン１
４のみであり、従って、本発明の思想に関係するものは最も内側のサイクロン１
４のみである。しかしながら、本発明が、掃除機に適したサイクロン式分離装置
以外のサイクロン式分離装置、及び唯１つのサイクロンを有するサイクロン式分
離装置にも適用可能であることを理解されたい。
【００１２】 最も内側のサイクロン１４はサイクロン本体１６を備えている。サイクロン本
体１６は、概して円錐台形状に形成され、その上端部には流体流入口１８を、下
端部には円錐状開口部２０を有している。円錐状開口部２０は、閉鎖された集塵
チャンバ２２によって囲まれている。流体流入口１８を通じてサイクロン１４に
流入しサイクロン本体１６内で空気流から分離された塵は集塵チャンバ２２内に
収集される。サイクロン本体１６は上面２４を有し、上面２４の中央には渦ファ
インダ２６が配置されている。渦ファインダは概して筒状に形成され、下方円筒
部分２６ａを有している。下方円筒部２６ａは、サイクロン本体１６の外部にあ
る排出管に通じている上方円錐台部分２６ｂにつながっている。これまでに説明
したタイプのサイクロン式分離装置の作用は文献により周知であるので、ここで
はさらなる詳細説明を行わない。
体１６は、概して円錐台形状に形成され、その上端部には流体流入口１８を、下
端部には円錐状開口部２０を有している。円錐状開口部２０は、閉鎖された集塵
チャンバ２２によって囲まれている。流体流入口１８を通じてサイクロン１４に
流入しサイクロン本体１６内で空気流から分離された塵は集塵チャンバ２２内に
収集される。サイクロン本体１６は上面２４を有し、上面２４の中央には渦ファ
インダ２６が配置されている。渦ファインダは概して筒状に形成され、下方円筒
部分２６ａを有している。下方円筒部２６ａは、サイクロン本体１６の外部にあ
る排出管に通じている上方円錐台部分２６ｂにつながっている。これまでに説明
したタイプのサイクロン式分離装置の作用は文献により周知であるので、ここで
はさらなる詳細説明を行わない。
【００１３】 本発明の装置は、図１に示すように、渦ファインダ２６内に配置された渦ファ
インダ中心体３０を備えている。中心体３０は図２ａにも拡大して示されている
。中心体３０は中央延在部材３２を備えている。中央延在部材３２は、全長の大
部分が円筒状に形成され、半球状端部３２ａ，３２ｂを有している。端部３２ａ
，３２ｂを半球状に形成することによって、中心体３０が存在する結果として空
気流に乱流が発生する危険性を低減することができる。延在部材３２は直径を挟
んで対向配置された２つのタブ３４を備えている。タブ３４は概して矩形に形成
され、延在部材３２から半径方向外方に向けて渦ファインダ２６の内壁面に当接
するまで円筒部分２６ａ内で延在している。乱流発生の危険性を低減させるため
に、タブ３４の下流側縁部の角部には丸みがつけられている。また、タブ３４の
外側縁部にはノッチまたは溝３６ａが形成され、それに対応して、渦ファインダ
２６の円筒部分２６ａの内壁面には舌部または突起３６ｂが形成されている。舌
部または突起３６ｂもまた直径を挟んで対向配置され、タブ３４のノッチまたは
溝３６ａと協働して中心体３０を渦ファインダ２６内の所定位置に保持するよう
に形成され、位置決めされている。中心体を所定位置に保持する方法自体は本発
明にとって重要ではなく、ノッチ／溝３６ａ及び舌部／突起３６ｂは、中心体３
０を信頼性高く渦ファインダ２６内に適切に保持し中心体３０がサイクロン式分
離装置を流れる流体によって外れたり許容できないほどの振動を発することがな
いようにできるその他の手段に置換可能であることを理解されたい。嵌め込み方
式の取り付け方法は、製造及び使用が容易であるので特に好ましい。
インダ中心体３０を備えている。中心体３０は図２ａにも拡大して示されている
。中心体３０は中央延在部材３２を備えている。中央延在部材３２は、全長の大
部分が円筒状に形成され、半球状端部３２ａ，３２ｂを有している。端部３２ａ
，３２ｂを半球状に形成することによって、中心体３０が存在する結果として空
気流に乱流が発生する危険性を低減することができる。延在部材３２は直径を挟
んで対向配置された２つのタブ３４を備えている。タブ３４は概して矩形に形成
され、延在部材３２から半径方向外方に向けて渦ファインダ２６の内壁面に当接
するまで円筒部分２６ａ内で延在している。乱流発生の危険性を低減させるため
に、タブ３４の下流側縁部の角部には丸みがつけられている。また、タブ３４の
外側縁部にはノッチまたは溝３６ａが形成され、それに対応して、渦ファインダ
２６の円筒部分２６ａの内壁面には舌部または突起３６ｂが形成されている。舌
部または突起３６ｂもまた直径を挟んで対向配置され、タブ３４のノッチまたは
溝３６ａと協働して中心体３０を渦ファインダ２６内の所定位置に保持するよう
に形成され、位置決めされている。中心体を所定位置に保持する方法自体は本発
明にとって重要ではなく、ノッチ／溝３６ａ及び舌部／突起３６ｂは、中心体３
０を信頼性高く渦ファインダ２６内に適切に保持し中心体３０がサイクロン式分
離装置を流れる流体によって外れたり許容できないほどの振動を発することがな
いようにできるその他の手段に置換可能であることを理解されたい。嵌め込み方
式の取り付け方法は、製造及び使用が容易であるので特に好ましい。
【００１４】 中心体３０の長さ及び位置は、上面２４から最も遠い中心体３０の端部３２ａ
が所定位置にくるように定められる。この所定位置から上面２４までの距離は、
渦ファインダ２６の最小径の少なくとも２倍とされている。従って、渦ファイン
ダ２６の下端部からの中心体３０の突出長さに渦ファインダ２６の（上面２４下
方の）全長を加えた長さは、渦ファインダ２６の最小径の少なくとも２倍でなけ
ればならない。この条件が満足されていると騒音の低減効果が向上する。図１に
示す実施形態では、中心体３０の最下端部は、上面２４の下方で渦ファインダ２
６の最小径の約2.58倍の距離に位置している。より詳しく記述すると、中心体３
０の最下端部は上面２４の下方82.5mmの距離に位置し、渦ファインダ２６の最小
径は32mmである。
が所定位置にくるように定められる。この所定位置から上面２４までの距離は、
渦ファインダ２６の最小径の少なくとも２倍とされている。従って、渦ファイン
ダ２６の下端部からの中心体３０の突出長さに渦ファインダ２６の（上面２４下
方の）全長を加えた長さは、渦ファインダ２６の最小径の少なくとも２倍でなけ
ればならない。この条件が満足されていると騒音の低減効果が向上する。図１に
示す実施形態では、中心体３０の最下端部は、上面２４の下方で渦ファインダ２
６の最小径の約2.58倍の距離に位置している。より詳しく記述すると、中心体３
０の最下端部は上面２４の下方82.5mmの距離に位置し、渦ファインダ２６の最小
径は32mmである。
【００１５】 さらに、中心体３０の長さは60mm、その直径は6mmである。中心体３０は、渦 ファインダ２６の最下端部から下方に16.5mm突出している。このような配置によ
って、掃除機全体から発せられるオーバーオールの音圧レベル（騒音）を1.5dBA
低減することができる。
って、掃除機全体から発せられるオーバーオールの音圧レベル（騒音）を1.5dBA
低減することができる。
【００１６】 中心体３０を良好に機能させるために、中心体３０は長さ方向の各点で円形に
形成される。このように中心体３０の主要部分は円筒状に形成されるが、上流側
端部３２ａ、下流側端部３２ｂは種々の形態に形成可能である。図２ａに示す実
施形態では、両端部３２ａ，３２ｂとも半球状に形成されている。しかし、一方
または他方の端部を、例えば円錐状または円錐台状に形成してもよい。但し、装
置内の圧力低下及び／またはエネルギ損失を低減できるので、円錐状の端部の方
が好ましい。図２ｂには変更形態の中心体５０を示している。中心体５０の中央
部分すなわち延在体５２はここでも円筒状であり、下流側端部５２ｂは半球状で
あるが、上流側端部５２ａは円錐状に形成されている。図２ａに示す中心体５０
と図２ｂに示す変更形態の中心体との間のさらなる相違点は、延在体５２に支持
の目的で設けられたタブ５４の数である。図２ｂに示す実施形態は、等角度配置
された４枚のタブ５４を有している。それらに対応する舌部が中心体５０を渦フ
ァインダ２６内に支持する目的で渦ファインダ２６の壁面に形成されている。
形成される。このように中心体３０の主要部分は円筒状に形成されるが、上流側
端部３２ａ、下流側端部３２ｂは種々の形態に形成可能である。図２ａに示す実
施形態では、両端部３２ａ，３２ｂとも半球状に形成されている。しかし、一方
または他方の端部を、例えば円錐状または円錐台状に形成してもよい。但し、装
置内の圧力低下及び／またはエネルギ損失を低減できるので、円錐状の端部の方
が好ましい。図２ｂには変更形態の中心体５０を示している。中心体５０の中央
部分すなわち延在体５２はここでも円筒状であり、下流側端部５２ｂは半球状で
あるが、上流側端部５２ａは円錐状に形成されている。図２ａに示す中心体５０
と図２ｂに示す変更形態の中心体との間のさらなる相違点は、延在体５２に支持
の目的で設けられたタブ５４の数である。図２ｂに示す実施形態は、等角度配置
された４枚のタブ５４を有している。それらに対応する舌部が中心体５０を渦フ
ァインダ２６内に支持する目的で渦ファインダ２６の壁面に形成されている。
【００１７】 図２ｃには、さらに別の実施形態を２つの視点で示している。この図において
は中心体７０を２つの異なる視点から斜視図として示し、タブ７４の螺旋形状が
明瞭に分かるようにしている。タブ７４を螺旋形状としているのは、渦ファイン
ダを通じて排出される空気の回転運動をタブ７４が妨げないようにするためであ
る。図２ａに示す実施形態では、延在体７２は概して円筒状に形成され、上流側
端部７２ａは半球状に形成されている。下流側端部７２ｂは平面である。タブ７
４の各々は、遠方端部に溝７４ａを有するように形状形成されている。溝７４ａ
は、渦ファインダ内に型形成された突起と協働して中心体７０を渦ファインダ内
の所定位置にしっかりと保持するように機能する。
は中心体７０を２つの異なる視点から斜視図として示し、タブ７４の螺旋形状が
明瞭に分かるようにしている。タブ７４を螺旋形状としているのは、渦ファイン
ダを通じて排出される空気の回転運動をタブ７４が妨げないようにするためであ
る。図２ａに示す実施形態では、延在体７２は概して円筒状に形成され、上流側
端部７２ａは半球状に形成されている。下流側端部７２ｂは平面である。タブ７
４の各々は、遠方端部に溝７４ａを有するように形状形成されている。溝７４ａ
は、渦ファインダ内に型形成された突起と協働して中心体７０を渦ファインダ内
の所定位置にしっかりと保持するように機能する。
【００１８】 分離装置に関する変更形態を部分的に図３に示す。この図は、分離装置８０の
上部のみを示している。分離装置８０は、前述と同様に、上流側低効率サイクロ
ン８２と下流側高効率サイクロン８４とを備えている。低効率サイクロン８４は
サイクロン本体８６を備え、サイクロン本体８６は、サイクロン８４の上端部に
通じている流入口８８と、図１に示すものと同様に、サイクロン８４の下端部に
開口し集塵器（図示せず）に囲まれた円錐部（図示せず）とを備えている。サイ
クロン８４の上端部は上面９０によって閉鎖されている。上面９０からは渦ファ
インダ９２がぶら下がり、サイクロン８４の中心軸線に沿ってサイクロン８４の
内部へと延在している。渦ファインダ９２はその長さの大部分において円筒形状
をなしているが、上端部では外方に向けてフレア状になっており、上面９０と滑
らかにつながっている。
上部のみを示している。分離装置８０は、前述と同様に、上流側低効率サイクロ
ン８２と下流側高効率サイクロン８４とを備えている。低効率サイクロン８４は
サイクロン本体８６を備え、サイクロン本体８６は、サイクロン８４の上端部に
通じている流入口８８と、図１に示すものと同様に、サイクロン８４の下端部に
開口し集塵器（図示せず）に囲まれた円錐部（図示せず）とを備えている。サイ
クロン８４の上端部は上面９０によって閉鎖されている。上面９０からは渦ファ
インダ９２がぶら下がり、サイクロン８４の中心軸線に沿ってサイクロン８４の
内部へと延在している。渦ファインダ９２はその長さの大部分において円筒形状
をなしているが、上端部では外方に向けてフレア状になっており、上面９０と滑
らかにつながっている。
【００１９】 渦ファインダ９２内部には中心体９４が固定配置されている。中心体９４は、
上面９０の上方から渦ファインダ９２を貫通し、渦ファインダ９２の下端部を越
えて突出するように延在している。中心体９４の本体は概して円筒形状であり、
上流側端部９４ｂに向けてわずかなテーパー部を有している。上流側端部９４ａ
は半球状に形成されているが、下流側端部９４ｂは単に平面とされている。中心 体９４は、等角度配置された３つのタブまたはフランジ９６を備え、これらは中 心 体９４の上端部から外方に渦ファインダの内壁面へと延在している。タブまた
はフランジ９６の最も外側の縁部は渦ファインダ９２の内壁面に沿う形状とされ
ており、こうして中心体９４の正しい位置決めを補助している。
上面９０の上方から渦ファインダ９２を貫通し、渦ファインダ９２の下端部を越
えて突出するように延在している。中心体９４の本体は概して円筒形状であり、
上流側端部９４ｂに向けてわずかなテーパー部を有している。上流側端部９４ａ
は半球状に形成されているが、下流側端部９４ｂは単に平面とされている。中心 体９４は、等角度配置された３つのタブまたはフランジ９６を備え、これらは中 心 体９４の上端部から外方に渦ファインダの内壁面へと延在している。タブまた
はフランジ９６の最も外側の縁部は渦ファインダ９２の内壁面に沿う形状とされ
ており、こうして中心体９４の正しい位置決めを補助している。
【００２０】 この実施形態では、中心体３０の直径は10mm、渦ファインダ９２の直径Ｄ１は
30.3mmである。渦ファインダの長さＬ１は50mm、中心体９４の下端部９４ａから
上面９０までの距離Ｌ２は64.4mmである。従って、中心体９４の最下端点は、上
面９０の下方において渦ファインダ９２の（最小）直径の2.13倍の距離に位置し
ている。中心体９４は渦ファインダ９２から14.4mm突出している。
30.3mmである。渦ファインダの長さＬ１は50mm、中心体９４の下端部９４ａから
上面９０までの距離Ｌ２は64.4mmである。従って、中心体９４の最下端点は、上
面９０の下方において渦ファインダ９２の（最小）直径の2.13倍の距離に位置し
ている。中心体９４は渦ファインダ９２から14.4mm突出している。
【００２１】 図１に示す装置において中心体の最下端部の最適位置を求める実験が行われた
。実験方法及び実験装置は、添付図面の図４に示している。
。実験方法及び実験装置は、添付図面の図４に示している。
【００２２】 長さ可変の渦ファインダ１２０と長さ可変の中心体１４０とを備えた透明なサ
イクロン１００を、適切なクランプ及び装着具（図示せず）を用いて直立状態に
取り付けた。サイクロン１００の最大径は140mm、高さは360mmである。モーター
騒音の影響を最小限に抑えるために、第１のフレキシブルホース１０２を介して
接続された静音吸引源によってサイクロン１００内の空気を吸引した。サイクロ
ン吸入口１０６に接続された第２のフレキシブルホース１０４が、離れたチャン
バから入ってくる空気を吸引して、ホース開口部から流入する空気に関係した騒
音の影響を回避できるようになっている。サイクロン１００の流入口１０６には
、流入量が正確に測定できるように流量計１０８が取り付けられている。
イクロン１００を、適切なクランプ及び装着具（図示せず）を用いて直立状態に
取り付けた。サイクロン１００の最大径は140mm、高さは360mmである。モーター
騒音の影響を最小限に抑えるために、第１のフレキシブルホース１０２を介して
接続された静音吸引源によってサイクロン１００内の空気を吸引した。サイクロ
ン吸入口１０６に接続された第２のフレキシブルホース１０４が、離れたチャン
バから入ってくる空気を吸引して、ホース開口部から流入する空気に関係した騒
音の影響を回避できるようになっている。サイクロン１００の流入口１０６には
、流入量が正確に測定できるように流量計１０８が取り付けられている。
【００２３】 長さ可変の渦ファインダ１２０は、固定長さと固定直径とを有し第１のフレキ
シブルホース１０２に接続されかつサイクロン１００の上板１１０にシール部材
とクランプリング１２４とを用いてスライド可能に取り付けられたチューブ１２
２から構成されている。この場合、チューブの直径は32mmとされた。異なる位置
でチューブ１２２をクランプしてサイクロン１００内部へのチューブの突出量を
変化させることによって、渦ファインダ１２０の長さＳを変えることができる。
長さ可変の中心体１４０は、渦ファインダ１２０の上端部にある曲げ点１２６に
取り付けられた延在部材１４２から構成されている。延在部材１４２は、シール
部材及びクランプ部材１４４を用いて曲げ点１２６にスライド可能に取り付けら
れている。延在部材１４２にはさらに、２つのタブ１４６の形態の支持部材が設
けられている。タブ１４６は、延在部材１４２から渦ファインダ１２２の内壁面
へと延在している。タブ１４６は、実験中に延在部材１４２が振動するのを防止
する。延在部材１４２がチューブ１２２の下端部１２８から突出する量を変化さ
せるように延在部材１４２をクランプすることによって、中心体１４０の長さＬ
を変えることができる。
シブルホース１０２に接続されかつサイクロン１００の上板１１０にシール部材
とクランプリング１２４とを用いてスライド可能に取り付けられたチューブ１２
２から構成されている。この場合、チューブの直径は32mmとされた。異なる位置
でチューブ１２２をクランプしてサイクロン１００内部へのチューブの突出量を
変化させることによって、渦ファインダ１２０の長さＳを変えることができる。
長さ可変の中心体１４０は、渦ファインダ１２０の上端部にある曲げ点１２６に
取り付けられた延在部材１４２から構成されている。延在部材１４２は、シール
部材及びクランプ部材１４４を用いて曲げ点１２６にスライド可能に取り付けら
れている。延在部材１４２にはさらに、２つのタブ１４６の形態の支持部材が設
けられている。タブ１４６は、延在部材１４２から渦ファインダ１２２の内壁面
へと延在している。タブ１４６は、実験中に延在部材１４２が振動するのを防止
する。延在部材１４２がチューブ１２２の下端部１２８から突出する量を変化さ
せるように延在部材１４２をクランプすることによって、中心体１４０の長さＬ
を変えることができる。
【００２４】 実験に際しては、渦ファインダ長さＳを所定値にセットし、延在部材１４２の
端部をチューブ１２２の下端部１２８と面一にした（すなわちＬ＝０）。吸引源
を作動させて流量を測定し、適切に調節することによって所定値に合わせた。次
いで、中心体１４０を5mmずつ下げて、各段階における騒音を測定した。求める 中心 体の最適長さとは、騒音レベルを最も低くする長さである。中心体１４０の
最適長さの概略値が求められたら、中心体長さＬの刻みを2mmにして、より正確 に最適長さを特定した。
端部をチューブ１２２の下端部１２８と面一にした（すなわちＬ＝０）。吸引源
を作動させて流量を測定し、適切に調節することによって所定値に合わせた。次
いで、中心体１４０を5mmずつ下げて、各段階における騒音を測定した。求める 中心 体の最適長さとは、騒音レベルを最も低くする長さである。中心体１４０の
最適長さの概略値が求められたら、中心体長さＬの刻みを2mmにして、より正確 に最適長さを特定した。
【００２５】 与えられた流量及び与えられた渦ファインダ長さＳに対して中心体１４０の最
適な長さが求められたら、次に、吸引源を調節することによって流量を変化させ
、中心体長さＬを変化させる工程を繰返し、新たな流量に対して最適な中心体長
さを求めた。与えられた渦ファインダ長さにおいて各流量に対する最適な中心体
長さが求められたら、次に、渦ファインダ長さを調節し、比較可能な結果が得ら
れるように同一の流量セットを用いて第２の実験シリーズを実施した。このよう
にして得られた結果を以下に示す。
適な長さが求められたら、次に、吸引源を調節することによって流量を変化させ
、中心体長さＬを変化させる工程を繰返し、新たな流量に対して最適な中心体長
さを求めた。与えられた渦ファインダ長さにおいて各流量に対する最適な中心体
長さが求められたら、次に、渦ファインダ長さを調節し、比較可能な結果が得ら
れるように同一の流量セットを用いて第２の実験シリーズを実施した。このよう
にして得られた結果を以下に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】 最適長さは、騒音レベルが低下から増大に転じたときの中心体の長さとして定
義される。従って最適長さは、オーバーオールの音圧レベルが最小となる点、中 心 体の延長を継続しても顕著な騒音低下が見られない点、または音の質が低下し
始める点として観測される。特に、狭帯域分析によって特定される渦進行の基本
周波数は最適長さにおいて最小値をとることが分かっている。
義される。従って最適長さは、オーバーオールの音圧レベルが最小となる点、中 心 体の延長を継続しても顕著な騒音低下が見られない点、または音の質が低下し
始める点として観測される。特に、狭帯域分析によって特定される渦進行の基本
周波数は最適長さにおいて最小値をとることが分かっている。
【００２８】 さらなる実験によって、サイクロン本体の直径が140mm、高さが300mm、渦ファ
インダ直径32mm、渦ファインダ長さ66mmの場合には、渦ファインダの最下端部を
越えた中心体３０の突出長さの最適値は16.5mmであることが明らかになった。そ
の結果、中心体３０の最下端部から上面２４までの距離は82.5mmとなり、これは
渦ファインダ２６の直径の2.58倍である。
インダ直径32mm、渦ファインダ長さ66mmの場合には、渦ファインダの最下端部を
越えた中心体３０の突出長さの最適値は16.5mmであることが明らかになった。そ
の結果、中心体３０の最下端部から上面２４までの距離は82.5mmとなり、これは
渦ファインダ２６の直径の2.58倍である。
【００２９】 上記と同様の装置であるが異なる直径を有する渦ファインダに交換可能な装置
を用いて、さらに実験を行った。各場合において、渦ファインダ長さは46mm、流
量は毎秒27リットルに固定してある。中心体は上記の場合と類似しているが、直
径は10mmである。各渦ファインダ直径に対し上記と同様の方法を用いて、中心体
の最適長さを求めた。結果を以下に示す。
を用いて、さらに実験を行った。各場合において、渦ファインダ長さは46mm、流
量は毎秒27リットルに固定してある。中心体は上記の場合と類似しているが、直
径は10mmである。各渦ファインダ直径に対し上記と同様の方法を用いて、中心体
の最適長さを求めた。結果を以下に示す。
【００３０】
【表２】
【００３１】 この表から明らかであるように、所定の流量及び中心体直径に対する中心体長
さの最適値は、渦ファインダの直径に従って減少する。
さの最適値は、渦ファインダの直径に従って減少する。
【００３２】 中心体３０は好ましくはプラスチックから形成され、分離装置を通過する流体
流れにさらされても曲ったり振動したりしない十分な剛性を有していなければな
らない。掃除機に適した中心体に好適な材料はポリプロピレンであり、この材料
を用いると、周知技術、例えば射出成形法を用いて簡単にかつ経済的に、中心体
を型形成することができる。
流れにさらされても曲ったり振動したりしない十分な剛性を有していなければな
らない。掃除機に適した中心体に好適な材料はポリプロピレンであり、この材料
を用いると、周知技術、例えば射出成形法を用いて簡単にかつ経済的に、中心体
を型形成することができる。
【００３３】 サイクロンの形態にもよるが、中心体の長さを最適化することによって、サイ
クロンのオーバーオール音圧レベルが2〜6dB低減されることが実験及び研究から
明らかになった。これは、家庭用掃除機のオーバーオール騒音レベルにおいて知
覚可能な差異を生じさせる程度である。図５は、特定の掃除機のサイクロンに最
適化された中心体を用いた場合と中心体を用いない場合との間で生じる騒音（音
圧レベル）の差を示している。この図から明らかであるように、中心体を用いた
場合（太線で示す騒音レベル）には、中心体を用いない場合（破線で示す騒音レ
ベル）に存在していた顕著な音が除去されている。家庭用掃除機において騒音レ
ベルを低減することの利点は、ユーザーの満足度を高め、掃除機の使用最中にも
他の音または騒音を聞き取ることを可能にすることである。こうしてユーザーが
掃除機を使用しているときの安全性が向上する。
クロンのオーバーオール音圧レベルが2〜6dB低減されることが実験及び研究から
明らかになった。これは、家庭用掃除機のオーバーオール騒音レベルにおいて知
覚可能な差異を生じさせる程度である。図５は、特定の掃除機のサイクロンに最
適化された中心体を用いた場合と中心体を用いない場合との間で生じる騒音（音
圧レベル）の差を示している。この図から明らかであるように、中心体を用いた
場合（太線で示す騒音レベル）には、中心体を用いない場合（破線で示す騒音レ
ベル）に存在していた顕著な音が除去されている。家庭用掃除機において騒音レ
ベルを低減することの利点は、ユーザーの満足度を高め、掃除機の使用最中にも
他の音または騒音を聞き取ることを可能にすることである。こうしてユーザーが
掃除機を使用しているときの安全性が向上する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】 掃除機に適した本発明によるサイクロン式分離装置を示す断面図
である。
である。
【図２】 図２ａは図１に示す装置の一部を構成する中心体を拡大して示す
側面図、図２ｂは図２ａに示す中心体の第１の変更形態を示す側面図、図２ｃは
図２ａに示す中心体の第２の変更形態を示す斜視図である。
側面図、図２ｂは図２ａに示す中心体の第１の変更形態を示す側面図、図２ｃは
図２ａに示す中心体の第２の変更形態を示す斜視図である。
【図３】 本発明によるサイクロン式分離装置の変更形態の一部を示す断面
図である。
図である。
【図４】 詳細説明に記載の実験結果を得るために用いられた実験装置を示
す側方部分断面図である。
す側方部分断面図である。
【図５】 最適化された中心体を有する場合と有さない場合とでサイクロン
騒音を比較して示すグラフである。
騒音を比較して示すグラフである。
【符号の説明】 １０ サイクロン式分離装置 １６，８６ サイクロン本体 １８，８８，１０６ 流入口 ２４，９０ 上面（サイクロン本体の端面） ２６，９２，１２２ 渦ファインダ ３０，５０，７０，９４，１４０ 中心体 ３２ａ，３２ｂ，５２ｂ，９４ａ 半球状端部 ３４，５４，７４，１４６ タブ（支持タブ） ３６ａ，７４ａ 溝 ５２ａ 円錐状端部 １２８ 下端部（遠方端部）
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年５月２９日（２０００．５．２９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ
Claims (24)
- 【請求項１】 少なくとも１つの流体流入口と流体流出口とを有するサイク
ロン本体を備えたサイクロン式分離装置であって、前記流体流出口は前記サイク
ロン本体の長手方向軸線と同心状に配置され、前記サイクロン本体の端面からサ
イクロン本体の内部へと突出する渦ファインダを備え、該サイクロン式分離装置
はさらに、前記渦ファインダ内に部分的に配置されかつ渦ファインダの遠方端部
を越えて突出する長鼻体を備えており、前記サイクロン本体の前記端面から前記
長鼻体の最端部までの距離は前記渦ファインダの最小径の少なくとも２倍とされ
、前記長鼻体の断面は該長鼻体の全長にわたって円形とされていることを特徴と
するサイクロン式分離装置。 - 【請求項２】 前記サイクロン本体の前記端面から前記長鼻体の最端部まで
の距離は、前記渦ファインダの最小径の少なくとも2.3倍とされていることを特 徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記サイクロン本体の前記端面から前記長鼻体の最端部まで
の長さは、前記渦ファインダの最小径の少なくとも2.5倍とされていることを特 徴とする請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】 前記長鼻体は、概して円筒状に形成されかつ少なくとも１つ
の半球状端部を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記
載の装置。 - 【請求項５】 前記長鼻体は、概して円筒状に形成されかつ少なくとも１つ
の円錐状端部を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記
載の装置。 - 【請求項６】 前記長鼻体の直径は、前記渦ファインダの最小径の1/2を越 えないように形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に
記載の装置。 - 【請求項７】 前記長鼻体の直径は、前記渦ファインダの最小径の1/3を越 えないように形成されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
- 【請求項８】 前記渦ファインダの最小径は約32mmとされ、前記長鼻体の直
径は約6mmとされていることを特徴とする請求項７に記載の装置。 - 【請求項９】 前記サイクロン本体の前記端面から前記長鼻体の最端部まで
の距離は、80mm〜110mmの間に設定されていることを特徴とする請求項８に記載 の装置。 - 【請求項１０】 前記サイクロン本体の前記端面から前記長鼻体の最端部ま
での距離は、85mm〜95mmの間に設定されていることを特徴とする請求項９に記載
の装置。 - 【請求項１１】 前記渦ファインダの最小径は約30mmとされ、前記長鼻体の
直径は約10mmとされていることを特徴とする請求項７に記載の装置。 - 【請求項１２】 前記サイクロン本体の前記端面から前記長鼻体の最端部ま
での距離は、50mm〜90mmの間に設定されていることを特徴とする請求項１１に記
載の装置。 - 【請求項１３】 前記サイクロン本体の前記端面から前記長鼻体の最端部ま
での距離は、60mm〜70mmの間に設定されていることを特徴とする請求項１２に記
載の装置。 - 【請求項１４】 前記長鼻体は、前記渦ファインダの下端部を越えて少なく
とも10mm突出していることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載
の装置。 - 【請求項１５】 前記長鼻体は、前記渦ファインダの下端部を越えて約14.4
mm突出していることを特徴とする請求項１４または請求項１１から１３のいずれ
か１項に記載の装置。 【請求項１５】 前記長鼻体は、前記渦ファインダの下端部を越えて約16.5
mm突出していることを特徴とする請求項１４または８から１０のいずれか１項に
記載の装置。 - 【請求項１６】 前記長鼻体は、前記渦ファインダの内壁面にまで延在する
支持タブによって、前記渦ファインダ内に支持されていることを特徴とする請求
項１から１５のいずれか１項に記載の装置。 - 【請求項１７】 前記タブは直径を挟んで対面配置されていることを特徴と
する請求項１６に記載の装置。 - 【請求項１８】 前記タブは螺旋翼体を備えていることを特徴とする請求項
１６または１７に記載の装置。 - 【請求項１９】 前記タブ及び前記渦ファインダの内壁面は、前記長鼻体を
前記渦ファインダ内の所定位置に保持するための保持手段を有していることを特
徴とする請求項１６から１８のいずれか１項に記載の装置。 - 【請求項２０】 前記保持手段は、対応する溝に係合可能とされた弾性舌部
を備えていることを特徴とする請求項１９に記載の装置。 - 【請求項２１】 請求項１から２０のいずれか１項に記載され、掃除機の一
部を構成していることを特徴とする装置。 - 【請求項２２】 請求項１から２１のいずれか１項に記載のサイクロン式分
離装置への長鼻体の応用。 - 【請求項２３】 添付図面の図１に示すサイクロン式分離装置。
- 【請求項２４】 添付図面の図２ａまたは図２ｂに示す長鼻体。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9806683.0 | 1998-03-27 | ||
| GBGB9806683.0A GB9806683D0 (en) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | Cyclonic separation apparatus |
| PCT/GB1999/000894 WO1999049978A2 (en) | 1998-03-27 | 1999-03-22 | Cyclonic separation apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=10829452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000540937A Expired - Lifetime JP4520038B2 (ja) | 1998-03-27 | 1999-03-22 | サイクロン式分離装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1066115B1 (ja) |
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| AT (1) | ATE270586T1 (ja) |
| AU (1) | AU755967B2 (ja) |
| CA (1) | CA2325953A1 (ja) |
| DE (1) | DE69918539T2 (ja) |
| ES (1) | ES2223168T3 (ja) |
| GB (1) | GB9806683D0 (ja) |
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| PL (1) | PL343434A1 (ja) |
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